高端路由器在結(jié)構(gòu)上一般設(shè)計(jì)成機(jī)柜形式,用背板進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)接,從而將十幾塊到幾十塊具有不同功能的插件卡聯(lián)系在一起,來(lái)完成各種通訊功能。針對(duì)這種機(jī)械結(jié)構(gòu),供電系統(tǒng)一般采用48V母線分布式供電結(jié)構(gòu),先將交流220V轉(zhuǎn)換成直流48V,然后利用DC/DC轉(zhuǎn)換器將48V轉(zhuǎn)換成各插件卡所需的各種工作電壓如5V、3.3V、2.5V、1.8V和1.5V等。所有DC/DC轉(zhuǎn)換器均與負(fù)載設(shè)計(jì)在一塊印制板上或放置在距離負(fù)載板非常近的地方,再通過導(dǎo)線連接到負(fù)載板上。
這種供電方式的優(yōu)點(diǎn)為:采用48V電壓傳送直流電流,母線上電流很小,容易實(shí)現(xiàn)插件熱插拔,提高系統(tǒng)的可維修性;直流地線與能量輸送線相互獨(dú)立,直流地線上沒有大電流通過,有效地減少了系統(tǒng)地線電位差,有利于提高全系統(tǒng)供電的一致性及減少共模傳導(dǎo)干擾;電源的穩(wěn)壓輸出端非?拷(fù)載,能獲得很高的供電質(zhì)量。
在分布式供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,板上DC/DC轉(zhuǎn)換器的選擇和設(shè)計(jì)是最關(guān)鍵的問題。每塊負(fù)載板都需求多種電源,且各種電源的電流要求大不一樣。因此,如何確定DC/DC轉(zhuǎn)換器的形式成為設(shè)計(jì)中最為重要的問題。近年來(lái),電源器件發(fā)展相當(dāng)迅速,各種隔離型轉(zhuǎn)換器、非隔離型轉(zhuǎn)換器、負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器(POL)、VRM、LDO不斷推出,為分布式供電系統(tǒng)的普及和發(fā)展提供了充足的條件。
下面以3.3V、2.5V、1.8V、1.5V輸出為例,簡(jiǎn)單介紹幾種不同形式的板上DC/DC轉(zhuǎn)換器的供電結(jié)構(gòu)。
1. 每路電源輸出均采用隔離型轉(zhuǎn)換器。
2. 中間總線變換器之后接非隔離型轉(zhuǎn)換器。
3. 高電壓(>2.5V)用隔離型轉(zhuǎn)換器,其他低電壓用非隔離型轉(zhuǎn)換器從高電壓中轉(zhuǎn)換。
這三種形式的供電結(jié)構(gòu)各有其優(yōu)缺點(diǎn):采用寬輸入范圍、可調(diào)節(jié)的總線轉(zhuǎn)換器的中間總線結(jié)構(gòu)在成本、占用空間和功耗上代價(jià)更高;全部采用隔離型轉(zhuǎn)換器在效率方面最高,成本較中間總線結(jié)構(gòu)稍低;在某些應(yīng)用中,當(dāng)有一個(gè)3.3V的大電流電源時(shí),采用3.3V轉(zhuǎn)換器作為總線轉(zhuǎn)換器比全部采用隔離型轉(zhuǎn)換器的成本更低,但在功耗方面稍高;當(dāng)全部電壓都低于2V時(shí),采用隔離型轉(zhuǎn)換器是所有方案中最有效的。在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)成本、負(fù)載電流的大小、效率、PCB板面積、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和濾波等要求來(lái)綜合考慮,以獲得一個(gè)最優(yōu)的供電方案。